CN109392419B - 一种园林用便携式割草机、系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及林业机械技术领域，具体涉及一种园林用便携式割草机、系统及方法，该割草机包括底座，底座底端安装有移动轮，底座的顶端固定安装有电机箱，电机箱的内部安装有电源和驱动电机，电机箱的上方设置有转盘，驱动电机顶端的输出轴贯穿电机箱顶部与转盘底端中心处固定连接，电机箱的后侧壁上固定设置有手推架，手推架上安装有手推杆，转盘的顶端中心处垂直向上设置有液压油缸，液压油缸内部设置有伸缩杆，本发明结构简单，操作方便，体积小，极大地节省了空间的占用，同时制造成本低，具有高度、旋转角度和倾角调节的功能，极大地方便了工作人员的工作，省时省力，具有很强的实用性。

Description

一种园林用便携式割草机、系统及方法
技术领域
本发明涉及林业机械技术领域，具体涉及一种园林用便携式割草机、系统及方法。
背景技术
目前，随着科技的不断发展，割草机设备以其独特的优点得到广泛的应用，传统割草机由刀盘、发动机、行走轮、行走机构、刀片、扶手及控制部分组成。由平行四杆升降装置，机架、左右单翼锄草装置，整机调偏装置，梳齿旋转圆锥齿轮增速传动机构和梳齿仿型调深装置组成效率比人工锄草提高8至10倍，伤苗率低，除苗清洁率高。但是现有割草机多为人工控制，操作过程繁琐，维修成本高，体积大占有空间大，工作性能不稳定，工作效率不高，工作连续性差等缺点，因此本人设计的发明改良了以上缺点。而且现阶段割草机的种类繁多，常见的有手持割草机和推车式割草机。其中，手持割草机虽然轻便，但是由于刀片的切割方向由人的手来控制，因此容易出现切割不平整、高低不平、反复切割等问题，另外，长时间手持，必然会消耗体力，降低工作人员的工作效率；推车式割草机虽然可以解决上述问题，但是机器结构复杂，另外，割草的高度恒定，当草长得过高，切割效果不好，甚至容易对机器造成损坏。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种园林用便携式割草机、系统及方法，结构简单，操作方便，体积小，高度和转向角度可调节，极大的提高了工作人员的工作效率。
具体技术方案如下：
一种园林用便携式割草机，包括底座，所述底座底端安装有移动轮，所述底座的顶端固定安装有电机箱，所述电机箱的内部安装有电源和驱动电机，所述电机箱的上方设置有转盘，所述驱动电机顶端的输出轴贯穿电机箱顶部与转盘底端中心处固定连接，所述电机箱的后侧壁上固定设置有手推架，所述手推架上安装有手推杆，所述转盘的顶端中心处垂直向上设置有液压油缸，所述液压油缸内部设置有伸缩杆，所述伸缩杆的左右两侧分别固定设置有固定轴，所述固定轴上转动安装有转筒，所述转筒的前侧壁上固定设置有固定杆，左右两侧的固定杆之间固定焊接有支杆，所述支杆远离固定杆的一端安装有切割装置，所述支杆的上方于伸缩杆前侧壁上固定焊接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆远离伸缩杆的一端与支杆通过转轴转动连接；
优选的，所述手推架倾斜向上设置且其远离电机箱一端的左右两侧对称设置有手推杆，所述手推杆的上方于手推架顶端安装有控制面板，所述控制面板分别与电源、驱动电机、液压油缸、切割装置和电动伸缩杆电性连接；
优选的，所述固定轴远离伸缩杆的一端设置有限位块；
优选的，所述支杆为L型支杆，且所述的L型支杆的立杆垂直向下，所述切割装置安装在支杆上的立杆底端；
优选的，所述液压油缸的左右两侧与转盘之间对称焊接有加强筋；
优选的，所述电动伸缩杆倾斜向上设置。
上述的割草机的工作方法，其特征在于，包括：
工作人员手握手推杆，通过控制面板启动切割装置，切割装置工作，对园林草地上的草进行切割，经移动轮在地面上移动，当需要切割高度较高的草地时，通过操控控制面板，控制液压油缸，液压油缸推动伸缩杆升高到预定的位置，从而完成不同高度的切割，同时，工作人员通过操控控制面板，使得驱动电机进行工作，从而将转盘转动到预定的方向，从而使得本装置能够对不同方向的草进行切割，当需要切割特定的倾斜角度的草时，通过操控控制面板，从而对电动伸缩杆的长度进行调节，此时转筒在固定轴上进行转动，使得支杆倾斜到预定的角度，从而完成预定倾斜角度的切割。
一种割草系统，包括上述的割草机；还包括：
确定收割区域的界限及收割区域中地表障碍物，并规划出合理运动路线的处理装置；
在割草作业过程中实时显示收割区域地形图像，割草机的实时定位信息、收割区域的界限及收割区域中地表障碍物及割草机的运动路线的显示装置；
安装在割草机上，将割草机的实时定位信息反馈给显示装置在收割区域地形图像进行显示的实时定位装置。
优选的，所述处理装置中设置有：
界限确定单元，根据收割区域地形图像确定收割区域的界限；
图像分割单元，对收割区域地形图像进行分割，获得所述收割区域中地表障碍物；所述图像分割单元对收割区域地形图像进行分割，具体是：
将收割区域地形图像灰度化后，提取出图像中的中心至边缘灰度值递增的像素区域，以及中心至边缘灰度值递减的像素区域，再从中选择以像素区域中心为中心、以
Figure GDA0002755211500000031
为半径的区域作为候选区域，其中m为每个像素区域中包含的像素个数，(xe，ye)为每个像素区域中最边缘的像素坐标，(xc，yc)为每个像素区域中心的像素坐标；
计算提取出各候选区域后图像中其余像素的灰度平均值；
计算提取出的各候选区域的灰度平均值，若与计算出的图像中其余像素的灰度平均值的差值小于设定阈值，则将对应的像素区域从候选区域中剔除；否则，将对应的像素区域保留在候选区域中；
保留在候选区域中的像素区域，即所述收割区域中地表障碍物；
路线规划模块：根据收割区域的界限和收割区域中地表障碍物，规划割草机的运动路线，输出给显示装置。
一种割草方法，利用上述的系统，该方法包括：
确定收割区域的界限及收割区域中地表障碍物，并规划出合理运动路线；
在割草作业过程中实时显示收割区域地形图像，割草机的实时定位信息、收割区域的界限及收割区域中地表障碍物及割草机的运动路线；
所述确定收割区域的界限及收割区域中地表障碍物，并规划出合理运动路线，具体包括：
根据收割区域地形图像确定收割区域的界限；
对收割区域地形图像进行分割，获得所述收割区域中地表障碍物；
对收割区域地形图像进行分割，具体包括：
将收割区域地形图像灰度化后，提取出图像中的中心至边缘灰度值递增的像素区域，以及中心至边缘灰度值递减的像素区域，再从中选择以像素区域中心为中心、以
Figure GDA0002755211500000041
为半径的区域作为候选区域，其中m为每个像素区域中包含的像素个数，(xe，ye)为每个像素区域中最边缘的像素坐标，(xc，yc)为每个像素区域中心的像素坐标；
计算提取出各候选区域后图像中其余像素的灰度平均值；
计算提取出的各候选区域的灰度平均值，若与计算出的图像中其余像素的灰度平均值的差值小于设定阈值，则将对应的像素区域从候选区域中剔除；否则，将对应的像素区域保留在候选区域中；
保留在候选区域中的像素区域，即所述收割区域中地表障碍物。
有益效果：
1、本发明结构简单，结构新颖，制造成本低，由于体积小，故放置时极大的节省了空间的占用。
2、本发明通过设计的液压油缸和伸缩杆，从而能够对切割装置的高度进行调节，故方便了工作人员对不同高度的草进行切割，同时利用电能控制伸缩杆的高度，摆脱了手动高度的调节，省时省力。
3、本发明驱动电机结合转盘的设置，使得切割装置的旋转角度可调，从而方便了工作人员能够对不同方向的草进行收割，无需工作人员转身调节方向，节省了工作人员的操作力度。
4、本发明的伸缩杆上设置有电动伸缩杆，电动伸缩杆倾斜设置，且底端与支杆转动连接，故通过操控控制面板，从而对电动伸缩杆的长度进行调节，从而使得切割装置的倾斜角度得以调节，使得本装置能偶切割不同平面的草或灌木叶，使用范围广，便于推广使用。
5、本发明提供的割草系统及方法中通过对收割区域地形图像进行特定方式的分割，得到收割区域中地表障碍物，依据此分割结果规划的割草机运动路线合理准确，且能够在割草过程中避开收割区域中地表障碍物和根据实时定位信息调整运动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1：园林用便携式割草机立体结构示意图；
图2：园林用便携式割草机电机箱内部结构示意图；
图3：园林用便携式割草机A部放大图。
附图标记如下：1、底座，2、移动轮，3、电机箱，4、电源，5、驱动电机，6、手推架，7、手推杆，8、控制面板，9、转盘，10、液压油缸，11、伸缩杆，12、固定轴，13、限位块，14、转筒，15、固定杆，16、支杆，17、切割装置，18、电动伸缩杆，19、加强筋。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参看图1-3：一种园林用便携式割草机，包括底座1，底座1底端安装有移动轮2，底座1的顶端固定安装有电机箱3，电机箱3的内部安装有电源4和驱动电机5，电机箱3的上方设置有转盘9，驱动电机5顶端的输出轴贯穿电机箱3顶部与转盘9底端中心处固定连接，电机箱3的后侧壁上固定设置有手推架6，手推架6上安装有手推杆7，转盘9的顶端中心处垂直向上设置有液压油缸10，液压油缸10内部设置有伸缩杆11，伸缩杆11的左右两侧分别固定设置有固定轴12，固定轴12上转动安装有转筒14，转筒14的前侧壁上固定设置有固定杆15，左右两侧的固定杆15之间固定焊接有支杆16，支杆16远离固定杆15的一端安装有切割装置17，支杆16的上方于伸缩杆11前侧壁上固定焊接有电动伸缩杆18，电动伸缩杆18远离伸缩杆11的一端与支杆16通过转轴转动连接。
具体的，手推架6倾斜向上设置且其远离电机箱3一端的左右两侧对称设置有手推杆7，手推杆7的上方于手推架6顶端安装有控制面板8，控制面板8分别与电源4、驱动电机5、液压油缸10、切割装置17和电动伸缩杆18电性连接，固定轴12远离伸缩杆11的一端设置有限位块13，支杆16为L型支杆，且的L型支杆的立杆垂直向下，切割装置17安装在支杆16上的立杆底端，液压油缸10的左右两侧与转盘9之间对称焊接有加强筋19，电动伸缩杆18倾斜向上设置。
上述的割草机的工作方法，包括：使用时，工作人员手握手推杆7，通过控制面板8启动切割装置17，切割装置17工作，对园林草地上的草进行切割，经移动轮2在地面上移动，当需要切割高度较高的草地时，通过操控控制面板8，控制液压油缸10，液压油缸10推动伸缩杆11升高到预定的位置，从而完成不同高度的切割，同时，工作人员通过操控控制面板8，使得驱动电机5进行工作，从而将转盘9转动到预定的方向，从而使得本装置能够对不同方向的草进行切割，当需要切割特定的倾斜角度的草时，通过操控控制面板8，从而对电动伸缩杆18的长度进行调节，此时转筒14在固定轴12上进行转动，使得支杆16倾斜到预定的角度，从而完成预定倾斜角度的切割，极大地方便了工作人员的操控。
本发明的另一实施例还提供一种割草系统，包括上述的割草机；还包括：
确定收割区域的界限及收割区域中地表障碍物，并规划出合理运动路线的处理装置；
在割草作业过程中实时显示收割区域地形图像，割草机的实时定位信息、收割区域的界限及收割区域中地表障碍物及割草机的运动路线的显示装置；
安装在割草机上，将割草机的实时定位信息反馈给显示装置在收割区域地形图像进行显示的实时定位装置。
上述处理装置中设置有：
界限确定单元，根据收割区域地形图像确定收割区域的界限；
图像分割单元，对收割区域地形图像进行分割，获得所述收割区域中地表障碍物；所述图像分割单元对收割区域地形图像进行分割，具体是：
将收割区域地形图像灰度化后，提取出图像中的中心至边缘灰度值递增的像素区域，以及中心至边缘灰度值递减的像素区域，再从中选择以像素区域中心为中心、以
Figure GDA0002755211500000081
为半径的区域作为候选区域，其中m为每个像素区域中包含的像素个数，(xe，ye)为每个像素区域中最边缘的像素坐标，(xc，yc)为每个像素区域中心的像素坐标；
计算提取出各候选区域后图像中其余像素的灰度平均值；
计算提取出的各候选区域的灰度平均值，若与计算出的图像中其余像素的灰度平均值的差值小于设定阈值，则将对应的像素区域从候选区域中剔除；否则，将对应的像素区域保留在候选区域中；
保留在候选区域中的像素区域，即所述收割区域中地表障碍物；
路线规划模块：根据收割区域的界限和收割区域中地表障碍物，规划割草机的运动路线，输出给显示装置。
一种割草方法，利用上述的系统，该方法包括：
确定收割区域的界限及收割区域中地表障碍物，并规划出合理运动路线；
在割草作业过程中实时显示收割区域地形图像，割草机的实时定位信息、收割区域的界限及收割区域中地表障碍物及割草机的运动路线；
所述确定收割区域的界限及收割区域中地表障碍物，并规划出合理运动路线，具体包括：
根据收割区域地形图像确定收割区域的界限；
对收割区域地形图像进行分割，获得所述收割区域中地表障碍物；
对收割区域地形图像进行分割，具体包括：
将收割区域地形图像灰度化后，提取出图像中的中心至边缘灰度值递增的像素区域，以及中心至边缘灰度值递减的像素区域，再从中选择以像素区域中心为中心、以
Figure GDA0002755211500000091
为半径的区域作为候选区域，其中m为每个像素区域中包含的像素个数，(xe，ye)为每个像素区域中最边缘的像素坐标，(xc，yc)为每个像素区域中心的像素坐标；
计算提取出各候选区域后图像中其余像素的灰度平均值；
计算提取出的各候选区域的灰度平均值，若与计算出的图像中其余像素的灰度平均值的差值小于设定阈值，则将对应的像素区域从候选区域中剔除；否则，将对应的像素区域保留在候选区域中；
保留在候选区域中的像素区域，即所述收割区域中地表障碍物。
本发明结构简单，操作方便，体积小，极大地节省了空间的占用，同时制造成本低，具有高度、旋转角度和倾角调节的功能，极大地方便了工作人员的工作，省时省力，具有很强的实用性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种割草系统，其特征在于，包括：
园林用便携式割草机，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)底端安装有移动轮(2)，所述底座(1)的顶端固定安装有电机箱(3)，所述电机箱(3)的内部安装有电源(4)和驱动电机(5)，所述电机箱(3)的上方设置有转盘(9)，所述驱动电机(5)顶端的输出轴贯穿电机箱(3)顶部与转盘(9)底端中心处固定连接，所述电机箱(3)的后侧壁上固定设置有手推架(6)，所述手推架(6)上安装有手推杆(7)，所述转盘(9)的顶端中心处垂直向上设置有液压油缸(10)，所述液压油缸(10)内部设置有伸缩杆(11)，所述伸缩杆(11)的左右两侧分别固定设置有固定轴(12)，所述固定轴(12)上转动安装有转筒(14)，所述转筒(14)的前侧壁上固定设置有固定杆(15)，左右两侧的固定杆(15)之间固定焊接有支杆(16)，所述支杆(16)远离固定杆(15)的一端安装有切割装置(17)，所述支杆(16)的上方于伸缩杆(11)前侧壁上固定焊接有电动伸缩杆(18)，所述电动伸缩杆(18)远离伸缩杆(11)的一端与支杆(16)通过转轴转动连接；
确定收割区域的界限及收割区域中地表障碍物，并规划出合理运动路线的处理装置；
在割草作业过程中实时显示收割区域地形图像，割草机的实时定位信息、收割区域的界限及收割区域中地表障碍物及割草机的运动路线的显示装置；
安装在割草机上，将割草机的实时定位信息反馈给显示装置在收割区域地形图像进行显示的实时定位装置；
所述处理装置中设置有：
界限确定单元，根据收割区域地形图像确定收割区域的界限；
图像分割单元，对收割区域地形图像进行分割，获得所述收割区域中地表障碍物；所述图像分割单元对收割区域地形图像进行分割，具体是：
将收割区域地形图像灰度化后，提取出图像中的中心至边缘灰度值递增的像素区域，以及中心至边缘灰度值递减的像素区域，再从中选择以像素区域中心为中心、以
Figure FDA0002755211490000021
为半径的区域作为候选区域，其中m为每个像素区域中包含的像素个数，(xe，ye)为每个像素区域中最边缘的像素坐标，(xc，yc)为每个像素区域中心的像素坐标；
计算提取出各候选区域后图像中其余像素的灰度平均值；
计算提取出的各候选区域的灰度平均值，若与计算出的图像中其余像素的灰度平均值的差值小于设定阈值，则将对应的像素区域从候选区域中剔除；否则，将对应的像素区域保留在候选区域中；
保留在候选区域中的像素区域，即所述收割区域中地表障碍物；
路线规划模块：根据收割区域的界限和收割区域中地表障碍物，规划割草机的运动路线，输出给显示装置。
2.根据权利要求1所述的割草系统，其特征在于：所述手推架(6)倾斜向上设置且其远离电机箱(3)一端的左右两侧对称设置有手推杆(7)，所述手推杆(7)的上方于手推架(6)顶端安装有控制面板(8)，所述控制面板(8)分别与电源(4)、驱动电机(5)、液压油缸(10)、切割装置(17)和电动伸缩杆(18)电性连接。
3.根据权利要求1所述的割草系统，其特征在于：所述固定轴(12)远离伸缩杆(11)的一端设置有限位块(13)。
4.根据权利要求1所述的割草系统，其特征在于：所述支杆(16)为L型支杆，且所述的L型支杆的立杆垂直向下，所述切割装置(17)安装在支杆(16)上的立杆底端。
5.根据权利要求1所述的割草系统，其特征在于：所述液压油缸(10)的左右两侧与转盘(9)之间对称焊接有加强筋(19)。
6.根据权利要求1所述的割草系统，其特征在于：所述电动伸缩杆(18)倾斜向上设置。
7.权利要求1-6中任一项所述的割草系统的工作方法，其特征在于，包括：
工作人员手握手推杆(7)，通过控制面板(8)启动切割装置(17)，切割装置(17)工作，对园林草地上的草进行切割，经移动轮(2)在地面上移动，当需要切割高度较高的草地时，通过操控控制面板(8)，控制液压油缸(10)，液压油缸(10)推动伸缩杆(11)升高到预定的位置，从而完成不同高度的切割，同时，工作人员通过操控控制面板(8)，使得驱动电机(5)进行工作，从而将转盘(9)转动到预定的方向，从而使得本装置能够对不同方向的草进行切割，当需要切割特定的倾斜角度的草时，通过操控控制面板(8)，从而对电动伸缩杆(18)的长度进行调节，此时转筒(14)在固定轴(12)上进行转动，使得支杆(16)倾斜到预定的角度，从而完成预定倾斜角度的切割。
8.一种割草方法，利用权利要求1所述的系统，其特征在于，该方法包括：
确定收割区域的界限及收割区域中地表障碍物，并规划出合理运动路线；
在割草作业过程中实时显示收割区域地形图像，割草机的实时定位信息、收割区域的界限及收割区域中地表障碍物及割草机的运动路线；
所述确定收割区域的界限及收割区域中地表障碍物，并规划出合理运动路线，具体包括：
根据收割区域地形图像确定收割区域的界限；
对收割区域地形图像进行分割，获得所述收割区域中地表障碍物；
对收割区域地形图像进行分割，具体包括：
将收割区域地形图像灰度化后，提取出图像中的中心至边缘灰度值递增的像素区域，以及中心至边缘灰度值递减的像素区域，再从中选择以像素区域中心为中心、以
Figure FDA0002755211490000051
为半径的区域作为候选区域，其中m为每个像素区域中包含的像素个数，(xe，ye)为每个像素区域中最边缘的像素坐标，(xc，yc)为每个像素区域中心的像素坐标；
计算提取出各候选区域后图像中其余像素的灰度平均值；
计算提取出的各候选区域的灰度平均值，若与计算出的图像中其余像素的灰度平均值的差值小于设定阈值，则将对应的像素区域从候选区域中剔除；否则，将对应的像素区域保留在候选区域中；
保留在候选区域中的像素区域，即所述收割区域中地表障碍物。
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